(57)【要約】【課題】本発明は、面状発熱体の発熱部の分割して、高分子抵抗体が覆い被さる部分の電極を流れる電流を小さくし、安全性を向上することを目的とする。【解決手段】本発明の面状発熱体１は、主電極３ａ、３ｂあるいは副電極３ｅ、３ｆから異極で相対する相手側に向かって交互に導出した複数の櫛形形状の枝電極３ｇ、３ｈを配設し、前記枝電極３ｇ、３ｈを覆うように高分子抵抗体４を設けて、発熱部分を分割して形成してあるので、必ず高分子抵抗体４が覆い被さる部分である枝電極３ｇ、３ｈを流れる電流が、発熱部分を分割した分だけ下がり、何らかの原因によって、枝電極３ｇ、３ｈの一部が断線しても、その部分で発熱して発煙・発火するという心配が軽減される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性基材と、前記電気絶縁性基材上に形成された電極及び電極により給電される自己温度制御性を有する高分子抵抗体と、前記電極と前記高分子抵抗体を覆い前記電気絶縁性基材と密着させて配設した被覆材とを備えた面状発熱体であって、前記電気絶縁性基材上に形成された電極は、給電部を有する複数の主電極と、前記主電極の一部に設けた相対向する分極部分から相手側に向かって交互に導出した複数の副電極と、前記主電極あるいは副電極から異極で相対する相手側に向かって交互に導出した複数の櫛形形状の枝電極を配設し、前記枝電極を覆うように高分子抵抗体を設けて、発熱部分を分割して形成した面状発熱体。
【請求項２】
高分子抵抗体は複数の主電極および副電極に覆い被さらないようにように所定距離離して配設した請求項１記載の面状発熱体。
【請求項３】
複数の主電極および副電極はその部分を流れる電流に応じて電極幅を変えた１〜２記載のいずれか１項記載の請求項面状発熱体。
【請求項４】
櫛形形状の枝電極の櫛歯間のピッチを異なる部分を配設して発熱部分の温度の異なる部分を設けた請求項１〜３記載のいずれか１項記載の面状発熱体。
【請求項５】
高分子抵抗体は複数の櫛形形状の枝電極の先端を覆い被せて異極となる主電極あるいは副電極と直接向かい合わせにならないように構成した請求項１〜４記載のいずれか１項記載の面状発熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖房、加熱、乾燥などの熱源として用いることのできる発熱体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の面状発熱体の発熱部には、ベースポリマーと、カーボンブラック、金属粉末、グラファイトなどの導電性物質を溶媒に分散して、特にベースポリマーとして結晶性樹脂を用いてＰＴＣ特性を持たせたものが多い（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【０００３】
図４は従来のＰＴＣ特性を持たせた面状発熱体の平面図で、図５は図４のｘ−ｙ線の断面図、図６は製作時の概略構成断面図である。図４、図５に示したように、面状発熱体は、ポリエステルシートなどの電気絶縁性基材５０上に、導電性ペーストを印刷・乾燥して得られる一対の電極５１、５２と、これにより給電される位置に高分子抵抗体インクを印刷・乾燥して得られる高分子抵抗体５３を設け、さらに基材５０と同様の材質の被覆材５４で電極５１、５２及び高分子抵抗体５３を被覆して保護する構成としたものである。
【０００４】
基材５０及び被覆材５４としてポリエステルフィルムを用いる場合には被覆材５４に例えばポリエチレン系の熱融着性樹脂５５を予め接着しておき、熱を与えながら加圧する（熱時加圧）ことにより、基材５０と被覆材５４とを熱融着性樹脂５５を介して接合される。これにより、電極５１、５２及び高分子抵抗体５３は外界から隔離され、長期信頼性を付与されるのである。前記した熱時加圧の手段としては、図６に被覆材５４を貼り合わせる際の概略構成断面図を示したが、２本の加熱ロール５６、５７からなるラミネーター５８が一般的である。
【０００５】
ＰＴＣ特性とは、温度上昇によって抵抗値が上昇し、ある温度に達すると抵抗値が急激に増加する抵抗温度特性（抵抗が正の温度係数を有する意味の英語  Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  の頭文字を取っている）を意味しており、ＰＴＣ特性を有する高分子抵抗体５３は、自己温度調節機能を有する面状発熱体を提供できる。
【特許文献１】特開昭５６−１３６８９号公報
【特許文献２】特開平６−９６８４３号公報
【特許文献３】特開平８−１２０１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら前記従来の構成では、ポリエステルシートなどの電気絶縁性基材５０に印刷した電極５１、５２及び高分子抵抗体５３を同じく電気絶縁性の被覆材５４で保護する多層構造とし、薄くて柔軟性を有するように構成すると用途範囲が広く、例えば、この面状発熱体をカーシートヒータ（自動車の座席）に用いた場合などの大きな変形を生じるような場所に用いられたときには、変形などの外力で、この面状発熱体は伸縮を繰り返し、場合によっては、電極５１、５２の一部が断線して、その部分でスパークが発生し発熱して発煙・発火するという心配があった。
【０００７】
この上述の発煙・発火に至る現象は、電極５１、５２に流れる電流が大きければ大きいほどそのエネルギーが大きくなるため生じやすく、また、その電極５１、５２の断線部分に高分子抵抗体５３があると、その高分子抵抗体５３が燃えてしまうので、より大きくなりやすく発煙・発火に至るようになる。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、面状発熱体の発熱部を分割して、高分子抵抗体が覆い被さる部分の電極を流れる電流を小さくし、安全性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明の面状発熱体は、電気絶縁性基材と、前記電気絶縁性基材上に形成された電極及び電極により給電される自己温度制御性を有する高分子抵抗体と、前記電極と前記高分子抵抗体を覆い前記電気絶縁性基材と密着させて配設した被覆材とを備えた面状発熱体であって、前記電気絶縁性基材上に形成された電極は、給電部を有する複数の主電極と、前記主電極の一部に設けた相対向する分極部分から相手側に向かって交互に導出した複数の副電極と、前記主電極あるいは副電極から異極で相対する相手側に向かって交互に導出した複数の櫛形形状の枝電極を配設し、前記枝電極を覆うように高分子抵抗体を設けて、発熱部分を分割して形成した構成としてある。
【００１０】
上記した構成によって、主電極あるいは副電極から異極で相対する相手側に向かって交互に導出した複数の櫛形形状の枝電極を配設し、前記枝電極を覆うように高分子抵抗体を設けて、発熱部分を分割して形成してあるので、必ず高分子抵抗体が覆い被さる部分である枝電極を流れる電流が、発熱部分を分割した分だけ下がり、何らかの原因によって、枝電極の一部が断線しても、その部分で発熱して発煙・発火するという心配が軽減される。
【００１１】
例えば、発熱部分を略３分割して、それぞれの枝電極長さが略１／３となるように構成すると、枝電極長さに比例して電流値が下がり略１／３の電流値となるので、電極が断線して、その部分での発熱エネルギーが格段と減少するため、発煙・発火するという心配が大幅に軽減されようになる。つまり、面状発熱体の材質など構成要素を考慮して、断線によって発煙・発火する発熱エネルギーを生じないように枝電極長さを、所定の寸法以下になるように発熱部分を分割することで、断線による発煙・発火の危険性を防止できるようになる。
【００１２】
また、主電極の一部に異極で対向する分極部分を形成し、かつ前記分極部分から相手側に向かって交互に導出した複数の副電極を配設してあるため、異極となる交互に導出した副電極は、電流の供給向きが逆となるので、その電圧ドロップが相殺され、電圧ドロップによる面状発熱体の温度分布もより均一となり、使用感と信頼性の向上にも繋がるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の面状発熱体は、発熱部分を分割することによって、何らかの原因によって、枝電極の一部が断線しても、その部分で発熱して発煙・発火するという心配が軽減され、安全性を向上することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明の面状発熱体は電気絶縁性基材と、前記電気絶縁性基材上に形成された電極及び電極により給電される自己温度制御性を有する高分子抵抗体と、前記電極と前記高分子抵抗体を覆い前記電気絶縁性基材と密着させて配設した被覆材とを備えた面状発熱体であって、前記電気絶縁性基材上に形成された電極は、給電部を有する複数の主電極と、前記主電極の一部に設けた相対向する分極部分から相手側に向かって交互に導出した複数の副電極と、前記主電極あるいは副電極から異極で相対する相手側に向かって交互に導出した複数の櫛形形状の枝電極を配設し、前記枝電極を覆うように高分子抵抗体を設けて、発熱部分を分割して形成した構成としてある。
【００１５】
そして、主電極あるいは副電極から異極で相対する相手側に向かって交互に導出した複数の櫛形形状の枝電極を配設し、前記枝電極を覆うように高分子抵抗体を設けて、発熱部分を分割して形成してあるので、必ず高分子抵抗体が覆い被さる部分である枝電極を流れる電流が、発熱部分を分割した分だけ下がり、何らかの原因によって、枝電極の一部が断線しても、その部分で発熱して発煙・発火するという心配が軽減される。
【００１６】
例えば、発熱部分を略３分割して、それぞれの枝電極長さが略１／３となるように構成すると、枝電極長さに比例して電流値が下がり略１／３の電流値となるので、電極が断線しても、その部分での発熱エネルギーが格段と減少するため、発煙・発火するという心配が大幅に軽減されようになる。つまり、面状発熱体の材質など構成要素を考慮して、断線によって発煙・発火する発熱エネルギーを生じないように枝電極長さを、所定の寸法以下になるように発熱部分を分割することで、断線による発煙・発火の危険性を防止できるようになる。
【００１７】
また、主電極の一部に異極で対向する分極部分を形成し、かつ前記分極部分から相手側に向かって交互に導出した複数の副電極を配設してあるため、異極となる交互に導出した副電極は、電流の供給向きが逆となるので、その電圧ドロップが相殺され、電圧ドロップによる面状発熱体の温度分布もより均一となり、使用感と信頼性の向上にも繋がるものである。
【００１８】
第２の発明の面状発熱体は、特に第１の発明の高分子抵抗体は複数の主電極および副電極に覆い被さらないようにように所定距離離して配設した構成としてある。
【００１９】
そして、高分子抵抗体は複数の主電極および副電極に覆い被さらないようにように所定距離離して配設してあるので、何らかの原因によって、主電極および複数の副電極の一部が断線して、その部分でスパークが発生しても、燃えやすい高分子抵抗体がないため、そんなに大きくならず、その部分で発熱して発煙・発火するという心配が軽減される。
【００２０】
第３の発明は、特に第１〜２の発明の複数の主電極および副電極はその部分を流れる電流に応じて電極幅を変えた構成としてある。
【００２１】
そして、複数の主電極および副電極はその部分を流れる電流に応じて電極幅を変えてあるので、発熱部分を分割して電極の断線による発熱して発煙・発火するという心配を軽減した構成としても、発熱部分の総面積は大きく減少せず使用感と信頼性の向上にも繋がるものである。
【００２２】
第４の発明は、特に第１〜３の発明の櫛形形状の枝電極の櫛歯間のピッチを異なる部分を配設して発熱部分の温度の異なる部分を設けた構成としてある。
【００２３】
そして、櫛形形状の枝電極の櫛歯間のピッチを異なる部分を配設して発熱部分の温度の異なる部分を設けてあるので、発熱部分を分割した構成と合わせて、面状発熱体の発熱温度の高い部分をよりこまめに設定でき、面状発熱体の温度分布の均一性と、発熱温度の高い部分を組み合わせることにより、使用感の向上を図ることができるようになる。
【００２４】
第５の発明は、特に第１〜４の発明の高分子抵抗体は複数の櫛形形状の枝電極の先端を覆い被せて異極となる主電極あるいは副電極と直接向かい合わせにならないように構成してある。
【００２５】
そして、高分子抵抗体は複数の櫛形形状の枝電極の先端を覆い被せて異極となる主電極あるいは副電極と直接向かい合わせにならないようにしてあるので、電源が直流で、高温
高湿中に該面状発熱体を用いたとしても、枝電極の先端と異極となる主電極あるいは副電極との間で、マイグレーションによるショートなどの不具合を防止することができる。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２７】
（実施の形態１）
図１〜図２は、本発明の実施の形態１における面状発熱体の概略構成図を示し、図１は本発明の実施の形態１における面状発熱体の平面図、図２は実施の形態１における面状発熱体の他の実施例における平面図である。
【００２８】
図１において、面状発熱体１は、ポリエステル不織布（図示せず）にラミネートされたポリエステルフィルム等の薄肉の長方形の電気絶縁性基材２上に銀ペーストの印刷・乾燥により形成した一対（電気的に正側と負側）の電極３と、電極３に重なるように高分子抵抗体インクを印刷・乾燥により形成した高分子抵抗体４を形成している。そして、上記電極３、高分子抵抗体４、及び電気絶縁性基材２と接着性を有するアクリル系接着剤等の接着性樹脂層（図示せず）を予め形成されたポリエステルフィルム等の薄肉の電気絶縁性オーバコート材をラミネートした不織布等の被覆材５を貼り合わせて形成される。
【００２９】
この電極３は、一対（電気的に正側と負側）の給電部６ａ、６ｂを有する主電極３ａ、３ｂと、主電極３ａ、３ｂの一部に設けた相対向する分極部分３ｃ、３ｄから相手側に向かって交互に導出した複数の副電極３ｅ、３ｆと、主電極３ａ、３ｂあるいは副電極３ｅ、３ｆから異極で相対する相手側に向かって交互に導出した複数の櫛形形状の枝電極３ｇ、３ｈからなり、この枝電極３ｇ、３ｈに重なるように配設した高分子抵抗体４に、多数の枝電極３ｇ、３ｈより給電することで、高分子抵抗体４に電流が流れ、発熱するようになっている。
【００３０】
ここで、図１の実施例では副電極３ｅ、３ｆを主電極３ａ、３ｂの一部に設けた相対向する分極部分３ｃ、３ｄから相手側に向かって交互に３本づつ導出し、発熱部分を５分割してあり、枝電極３ｇ、３ｈは分割しない場合の略１／５の長さになっており、その分枝電極３ｇ、３ｈに流れる電流が略１／５に減少させてあるとともに、その分割した中央の部分Ｐのみ枝電極３ｇ、３ｈの櫛歯間のピッチを広くしてある。
【００３１】
また、複数の主電極３ａ、３ｂおよび複数の副電極３ｅ、３ｆはその部分を流れる電流に応じて電極３幅を変えて、給電部６ａ、６ｂに近い部分を太く、遠い部分を細くしてあると共に、分極部分３ｃ、３ｄから相手側に向かって交互に導出した複数の副電極３ｅ、３ｆは、電流の供給向きが逆となるので、その電圧ドロップが相殺されるように構成されている。
【００３２】
またさらに、高分子抵抗体４は複数の主電極３ａ、３ｂおよび副電極３ｅ、３ｆに覆い被さらないようにように所定距離Ｌ離して配設してあり、電気絶縁性基材２上に電極３と高分子抵抗体４を印刷形成した際、多少の印刷ズレを生じても、覆い被さらないようにしてあるとともに、高分子抵抗体４は複数の櫛形形状の枝電極３ｇ、３ｈの先端を覆い被せて異極となる主電極３ａ、３ｂあるいは副電極３ｅ、３ｆと直接向かい合わせにならないように構成してある。
【００３３】
上記した構成において、電極３を介してそれぞれに配設した櫛形形状の複数の枝電極３ｇ、３ｈより、これに重なるように配設した自己温度制御性を有する高分子抵抗体４に給電することで、高分子抵抗体４に電流が流れ、発熱するようになる。この櫛形形状の枝電極３ｇ、３ｈの櫛歯間のピッチを小さくすると抵抗値が低くなり発熱温度が高くなり、櫛
形形状の枝電極３ｇ、３ｈの櫛歯間のピッチを大きくすると抵抗値が高くなり発熱温度が低くくすることができるようになる。そしてこの高分子抵抗体４はＰＴＣ特性を有し、温度が上昇すると高分子抵抗体４の抵抗値が上昇し、所定の温度になるように自己温度調節機能を有するようになり、温度コントロールが不要で安全性の高い面状発熱体１としての機能を有するようになる。
【００３４】
ここで、副電極３ｅ、３ｆを主電極３ａ、３ｂの一部に設けた相対向する分極部分３ｃ、３ｄから相手側に向かって交互に３本づつ導出し、発熱部分を５分割してあり、枝電極３ｇ、３ｈは分割しない場合の略１／５の長さになっており、その分枝電極３ｇ、３ｈに流れる電流が略１／５に減少させてあるので、必ず高分子抵抗体４が覆い被さる部分である枝電極３ｇ、３ｈを流れる電流が、発熱部分を分割した分だけ下がり、何らかの原因によって、枝電極３ｇ、３ｈの一部が断線しても、その部分で発熱して発煙・発火するという心配が軽減される。
【００３５】
実験によれば、まず電極３断線によって、「（イ）スパークが単独で発生、（ロ）スパークが単連続して発生、（ハ）断線部分が赤熱、（ニ）断線部分から発煙、（ホ）断線部分から周囲が焦げて発火する」という順序で現象が生じ、このとき電極３部分に高分子抵抗体４が無い場合には、燃えるものがないため、現象は「（ハ）断線部分が赤熱」までしかならず、拡大することがない。また、電極３部分に高分子抵抗体４があっても、発熱エネルギーが小さい即ち電圧あるいは電流が低いと、「（イ）スパークが単独で発生」、または「（ロ）スパークが単連続して発生」までしかならず、断線による発煙・発火の危険性を防止できることが確認されている。
【００３６】
つまり、構造上、高分子抵抗体４が覆い被さってしまう枝電極３ｇ、３ｈにおいては、面状発熱体１の材質など構成要素を考慮して、断線によって発煙・発火する発熱エネルギーを生じないように枝電極３ｇ、３ｈ長さを、所定の寸法以下になるように発熱部分を分割することで、断線による発煙・発火の危険性を防止できるようになる。
【００３７】
また、高分子抵抗体４が覆い被さる必要がない複数の主電極３ａ、３ｂおよび副電極３ｅ、３ｆは、そこを流れる電流が高く断線による発熱エネルギー高くても、高分子抵抗体４を所定距離離して配設することで覆い被さらないようにようにして、断線による発煙・発火の危険性を防止できるようになる。
【００３８】
しかしながら、断線による発煙・発火の危険性を防止するために、発熱部分を分割すると、主電極３ａ、３ｂおよび副電極３ｅ、３ｆ部分が多数となるので、面状発熱体１の暖房面積が減少する心配があるが、複数の主電極３ａ、３ｂおよび副電極３ｅ、３ｆはその部分を流れる電流に応じて電極３幅を変えてあるので、発熱部分を分割して電極３の断線による発熱して発煙・発火するという心配を軽減した構成としても、発熱部分の総面積は大きく減少せず使用感と信頼性の向上にも繋がる。
【００３９】
また、主電極３ａ、３ｂの一部に異極で対向する分極部分３ｃ、３ｄを形成し、かつ前記分極部分３ｃ、３ｄから相手側に向かって交互に導出した複数の副電極３ｅ、３ｆを配設してあるため、異極となる交互に導出した副電極３ｅ、３ｆは、電流の供給向きが逆となるので、その電圧ドロップが相殺され、電圧ドロップによる面状発熱体１の温度分布もより均一となり、使用感と信頼性の向上にも繋がるものである。
【００４０】
さらに、発熱部分を分割して形成すると、局部的に面状発熱体１の発熱温度を変えることができるようになり、暖房パターンの自由度を増すことができるようになり、図１の実施例では分割した中央の部分Ｐのみ枝電極３ｇ、３ｈの櫛歯間のピッチを広くして、温度が高くなりやすい中央部分Ｐの発熱温度が低くなるように設定してあり、面状発熱体１
の使用感の向上を図っている。
【００４１】
つまり、櫛形形状の枝電極３ｇ、３ｈの櫛歯間のピッチを異なる部分を配設して発熱部分の温度の異なる部分を設けることで、発熱部分を分割した構成と合わせて、面状発熱体１の発熱温度の高部分と低部分をよりこまめに設定でき、面状発熱体１の温度分布の均一性と、発熱温度の高部分と低部分を組み合わせることにより、使用感の向上を図ることができるようになる。
【００４２】
そして、高分子抵抗体４は複数の櫛形形状の枝電極３ｇ、３ｈの先端を覆い被せて異極となる主電極３ａ、３ｂあるいは副電極３ｅ、３ｆと直接向かい合わせにならないようにしてあるので、電源が直流で、高温高湿中に該面状発熱体１を用いたとしても、枝電極３ｇ、３ｈの先端と異極となる主電極３ａ、３ｂあるいは副電極３ｅ、３ｆとの間で、マイグレーションによるショートなどの不具合を防止することができる。
【００４３】
なお、上記図１による実施例では、１箇所の発熱部分を分割する構成で説明したが、これは図２に示すように複数箇所の発熱部分を分割する構成でもよく、この様に構成することで、給電箇所を増やさずに簡単に発熱部分を分割することができるようになり、分割数も自由に選択できるなど、その電極３構成の自由度は高く、その他各部の構成も本発明の目的を達成する範囲であればその構成はどのようなものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明は面状発熱体の発熱部分を分割することによって、何らかの原因によって、枝電極の一部が断線しても、その部分で発熱して発煙・発火するという心配が軽減され、安全性を向上することができるようになるので、主に車輌に用いられるカーシートヒータ等の車輌用や暖房器具や加熱器具等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１における面状発熱体の構成を示す平面図
【図２】本発明の実施の形態１における面状発熱体の他の実施構成を示す平面図
【図３】従来の面状発熱体の構成を示す平面図
【図４】同面状発熱体の断面図
【図５】従来の面状発熱体を示す構成断面図
【符号の説明】
【００４６】
１  面状発熱体
２  電気絶縁性基材
３  電極
３ａ、３ｂ  主電極
３ｃ、３ｄ  分極部分
３ｅ、３ｆ  副電極
３ｇ、３ｈ  枝電極
４  高分子抵抗体
５  被覆材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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